热力分析及优化设计解读（本站推荐）

第一篇：热力分析及优化设计解读（本站推荐）

锅炉余热利用装置低压省煤器的题

目

热力分析及优化设计

学生姓名

学

号

院(系)专

业 指导教师 报告日期

能源工程学院

热能与动力工程

摘要

锅炉排烟热损失一直都是锅炉热损失中最主要的一项。排烟温度偏高一直是国内各个电站普遍存在的问题，尤其是运行了一段时期的电站，因为运行参数偏了设计参数，或煤种变化等原因，常常造成排烟温度过高。这不仅影响电厂的热济性，而且为空气预热器的安全运行也埋下隐患。因此，为了提高电站运行的安可靠性且做到节能降耗，必须想办法降低排烟温度。低压省煤器安装在锅炉烟道部，是一种利用烟气余热的设备。它在降低锅炉机组排烟温度的同时降低了煤耗，收的热量重新引入热力系统从而提高了锅炉的运行经济性，因此被广泛应用于电余热回收。本文介绍了降低排烟温度和排烟损失的各种途径，并重点介绍了低压器系统在降低排烟温度上的实际应用情况。本文研究了低压省煤器系统的工作原理，分析了影响经济性的各个参数，给出了优化设计模型。并以某电站加装低压省煤器为例，在给定排烟温度的条件下依据优化设计模型，计算得到了低压省煤器最优受热面布置方式及所用鳍片管的构参数。然后依据局部经济性计算的方法对加装低压省煤器后的热力系统进行了分数对换热数的影响。此外，以广泛应用于低压省煤器的换热元件型鳍片管为例，通过数值模 拟对其传热过程进行了分析，获得了型鳍片管翅片侧的温度场和速度场的分布，得到了表面传热系数和流动阻力随烟气流速和鳍片节距的变化规律，为鳍片管化设计和低压省煤器的优化选型提供参考。

目录 绪论.......................................................................................................0 1.1研究背景及意义............................................................................0 1.2 烟气余热利用.............................................................................2 1.3 低压省煤器...................................................................................2 2 低压省煤器热力系统分析..................................................................4 2.1 低压省煤器...................................................................................4 2.2 低压省煤器热力系统分析.........................................................5 2.2.1 引进外热源是的热力系统分析................................................5 2.2.2 串联系统分析..........................................................................5 2.2.3 并联系统分析..........................................................................5 2.3

本章小结...................................................................................6 3 低压省煤器的优化设计........................................................................6 3.1 设计参数.......................................................................................6 3.1.1 热工参量....................................................................................6 3.1.2 系统布置方案............................................................................7 3.2 设计思路.................................................................................8 3.3 本章小结............................................错误！未定义书签。4 结论.........................................................................................................9 参考文献...................................................................................................11 绪论

1.1研究背景及意义

人类社会的发展历程就是认识自然，适应自然，改造自然的过程。人类从起源之初，便开始了直接或间接的能源利用。能源产业为经济的发展提供了最重要的原材料和动力，所以一直倍受重视。社会发展至今，能源结构有了巨大的变化，不在是单一的化石能源，风能、太阳能、潮汝能、地热能等新能源的研究和应用也得到有利的发展。从新中国建立至今，随着国家社会新月异的变化，我国的能源生产也同时得以紧步发展壮大。作为经济发展血液的重要基础产业，能源生产一直得高度重视，年的建国史同时也是能源生产能力不断发展壮大的历史。年至年，能源工业累计完成投资亿元，年平均增长。年，我国 能源生产总量达到亿吨标准煤，比年增长倍，年均增长。原煤 产量由年的亿吨扩大到年的亿吨，增长倍。年，发电装机容量万千瓦，年末达到亿多千瓦，发电量由年的亿千瓦小时增加到年的亿千瓦小时，增长倍。其中火电万千瓦，电力方面，万千瓦、百万千瓦大容量高参数火电发电机组得到广泛应用。但我国在能源的使用上，很长一段时间里，由于主观的意识和客观的设备的原因造成了很多浪费。近几年来，我国对能源产业的认识也逐步发展中，对以往粗放式发展所造成的能源浪费，在主客观上有了越来越多的反思和改进，“节能减排”这一与时俱进的主题被提上议程，成为未来很长一段时间内，能源产业发展和变革的目标，越来越多的资金投入和政策性关怀也体现 0

出我国政府对此的重视。

1.2 烟气余热利用

目前国内外烟气余热回收利用装置有辉接板管式换热器，回转式换热器，热媒式换热器，热管式换热器，此外，还有加装低压省煤器和有效吹灰或加装程控吹灰装置等。热媒式换热器对系统的要求十分苛刻，且其运转设备多，设备维护和运转费用也高，所以在国内应用比较少；热管一种新型且高效的换热元件，是依靠其内部的工质的循环流动来实现热量传递，与金属材料相比，它的当量热导率要高出数倍；以热管为传热元件的热管换热器在回收废热、利用热能、节约原料、降低成本等方面较其他换热器优点独特，特别是应用于中低温烟气的余热回收上，因此被广泛应用于锅炉的余热回收“，实际经验也表明其节能效果显著；可通过空气预热器回收烟气余热，将回收热量用于加热炉膛燃烧所用的空气提高进入锅炉的空气温度，从而提高炉膛温度使煤粉能够充分燃烧，同时降低了排烟温度，减少了排烟热损失，提高了锅炉的燃烧效率；另外也可以采用低压省煤器，利用烟气余热来加热锅炉给水，提高给水温度，减少加热器的抽汽，从而将抽汽排挤回汽轮机继续做功，华北屯力人学硕士学位论文提高机组的效率。1.3 低压省煤器

低压省煤器在国内的研究起步较早，锅炉尾部受热面改造中已广泛应用低压省煤器和扩展表面强化换热技术。随着节能减排政策的深入实施，为了相应政策号召，许多电厂都将回收烟气余热作为主要突破口，因此低压省煤器被越來越多的应用于电厂的节能技术改造，此外，在研究方面也己经到达了最优化设计的阶段。西安交通大学的林万超教授在国内的学者中最早对低压省煤器系统进行了研究。他利用等效烩降法对低压省煤器系统的热经济性进行了深入分析，比较了两种连接方式并总结了不同的连接方式的优缺点，最后给出了各自的计算公式。此外，提出了余热利用的多级利用和梯度开发的概念。山东大学的黄新元教授等从优化设计和优化运行两方面对低压省煤器作了深入的研究，总结出了低压省煤器系统的最优水流量分配数学模型和低压省煤器系统最优设计通用数学模型，其中重点包括变量分析、目标函数及计算、约束函数、数学模型解法等诸方面。同济大学的安恩科教授等对加装低压省煤器后汽轮机的内效率变化情况进行了研究，通过热力系统分析和数学建模的方法，分别用等熵过程和等温的过程计算确定了汽轮机抽汽点蒸汽参数的变工况值。华北电力大学的阎维平等对館片管省煤器的欺骗尺寸优化进行了研究，通过鶴片管换热机理模型的分析，建立了其传热控制方程，然后对方程进行无量纲化推导，3

得到了优化尺寸选取函数。长春工程学院的季鹏伟等对于加装了低压省煤器的系统提出了几点说明，分别从螺旋肋片管的积灰、烟道省煤器磨损问题、烟道省煤器的低温腐蚀、烟道省煤器的管内腐烛、低压省煤器的荷重等方面进行了说明，并对某电厂的锅炉加装省煤器后进行了经济效益分析和计算。年以来，国内的河南省开封火电厂、长春第二热电有限责任公司、山东龙口电厂等依次投入使用了低压省煤器系统。运行结果表明，这些电厂加装低压省煤器之后，排烟温度均降低了，节约标准煤耗，节能效果显著。

2低压省煤器热力系统分析

2.1 低压省煤器系统

锅炉低压省煤器系统，主要包括省煤器管屏、换热管束、进口集箱、出口集箱等，其特征在于进口集箱通过管道与回热系统中的低压加热器连接在一起。低压省煤器安装在锅炉空气预热器出口的尾部烟道上，由管束、进口联箱、出口联箱等组成。水侧引入的是低压回热加热系统中的凝结水，并且可以进行高温和低温间的切换，出水最远可引至除氧器。低压省煤器能够降低锅炉排烟温度，提高发电厂循环 热效率，并且具有抗磨损、抗腐烛的能力，在锅炉工况发生较大变动时，仍然具有较高的可靠性和经济性。低压省煤器的热力系统简图如图所示。由图可看出低压省煤器布置在锅炉烟道尾部，其水侧连接于

回热加热系统，通过各类管道进行内外冷热流体的热量传递。

2.2 低压省煤器热力系统分析 2.2.1 引进外热源时的热力系统分析

对于低压省煤器热力系统而言，计算它的热经济性时，把其在锅炉尾部回收的烟气热量当做余热利用来处理，这样热力分析将会很方便。主要体现在：一，排烟热损失由空气预热器出口烟温也就是低压省煤器入口烟温决定，而与其后的低压省煤器无关，所以锅炉效率不受影响保持不变；二，外部纯热量进入热力系统，只记它的做功收入而不记循环加入热量的增加，用等效絵降法便可极为方便的分析其经济性。按照此种方法处理时的具体分析如下。

2.2.2 串联系统分析

根据低￡省煤器水侧在热力系统中的接入方式的不同，可将其分为串联式接入和并联式接入两种。对于水侧而言，串联时低压省煤器的引入水从抽汽回热系统中的某一级加热器的出口接入，在低压省煤器中通过换热管排吸收烟气热量，升温后的给水，被引回到该级加热器的出水管道上从而返到热力系统中，继续进入下一级的加热器吸热，被引入到低压省煤器的水为全部的凝结给水。低压省煤器的串联系统如图所示，从第低压加热器出口引出全部凝结水￡送入到低压省煤器，凝结水在低压省煤器升温后，又被全部送回到第低压加热器的入口，回热管路与低压省煤器系统串联在一起。串联时通过低压省煤器吸热，的外部热量被引入热力系统，所以千克新蒸汽获得的热量为

2.2.3 并联系统分析

并联时低压省煤器的引入水从抽汽回热系统中的某一级加热器的出

口接入，在低压省煤器中通过换热管排吸收烟气热量，升温后的给水，被引回到该级加热器的上一级或上一级之前的某一级的出水管道上从而返到热力系统中，继续进入下一级的加热器吸热，也就是说跨过 了一些加热器。被引入到低压省煤器的水只是凝结给水的一部分，关于并联系统，引入一个新的参数，叫做分水系数，表示流经低压省煤器的凝结水量与产生的新蒸汽的量之比，用表示。当流过低压省煤器水量为新蒸汽流量为时，对应新蒸汽的凝结水份额为凡。

2.3

本章小结

本章介绍了低压省煤器的简况，重点讲解了用于低压省煤器经济性计算的等效捨降法。从基本理念出发，运用热平衡关系式进行推导归纳，得到等效恰降的概念，针对回热抽汽式机组得到抽汽等效洽降及抽汽效率的概念。分析了引入外部热源时热力系统经济性的变化，排挤抽汽产生的等效热降的计算以及煤耗热耗的变化量的计算方法。最后针对低压省煤器的两种连接方式串联和并联，推导出等效洽降的计 算公式。低压省煤器的优化设计

3.1 设计参数 3.1.1 热工参量

关于低压省煤器设计时的热工参数，分别从冷热源两方面考虑。烟气侧，主要给定设计煤种及烟气成分，确定烟气进口洽，然后结合烟气酸露点和设备材料性能确定烟气温降范围，进而确定烟气的出口洽。水侧，进水温度主要考虑管壁金属的低温腐烛的影响，结合各个 6

加热器的出水温度，确定低压省煤器在回热系统中的引入及引出点，从而确定进水温度和出水温度的范围，进而得到进口和出口水的洽值。

热工参量的确定主要用于低压省煤器的热平衡计算。

3.1.2 系统布置方案

关于布置位置，低压省煤器在锅炉尾部烟道中的安装位置，目前常的 有二种情况：一是安装在除尘器之前空气预热器之后；这样布置的优点是此处的烟温高，同等情况下可利用的能量大，此外烟气被冷却后其流量和比电阻将降低，这样除尘器和引风机的电耗量将会降低，节省了厂用电；缺点是此处的烟气流速高且粉尘浓度大导致低压省煤器磨损严重，此外因为烟气酸露点的原因，低压省煤器的运行温度难以控制，容易导致电除尘设备及引风机的腐蚀。二是安装在引风机之前除尘器之后；这样布置的优点是低压省煤器的磨损、积灰及堵灰等现象相对减轻，烟温被降低，其比体积增大，由引风机引出的烟气量减少，引风机电耗量降低；缺点同样是低压省煤器的运行温度难以控制，容易导引风

机的腐蚀，此外装置在此处时其位置在高位烟道上，不利于检修及护，若出现水侧泄漏则后果严重。三是安装在引风机的出口，这是目最多的安位置，此处烟道中心位置较低，低压省煤器布置在地面上，运维护及检修便。关于连接方式°，低压省煤器在回热系统中的连接方式分为两类，分别为串联连接和并联连接：串联式，凝结水全部通过低 7

压省煤器，水侧的流动阻力较大，传热温压也大，平北电力火学硕士学位论文但是对水录等动力设备的要求也变高。并联式，凝结水分流进入低省煤器，水侧的流动阻力较低，传热温压也相对较小，所以在换热面积一定的情况下，换热量要比串联式接入的低压省煤器小。关于烟气与水的流动方式，分为逆流和顺流两种，在相同的进、出口温度条件下，逆流的平均温差大，顺流的平均温差小，所以为了强化传热效果，一般选择逆流布置，但要注意，逆流时冷热流体的最高温度集中在同端，对于最高点处应防止该处的壁温过高。

3.2 设计思路

优化设计英文名是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。

针对安装型鳍片管省煤器的热力系统，结合型轄片管的结构，设计时需要考虑以下这些结构变量：管束横向间距管束纵向间距七，鳍片宽度，鳍片高度，开缝宽度，片节距，嬉片厚度，基管厚度？，基管外径。管子的外径和厚度（主要影响的是磨损寿命，所以从这个角度出发来确定其值。影响换热性能的主要是管束的横向间距■和纵向间距，鳍片的宽度、鳍片的高度、鳍片的节距和鳝片的厚度。对于并联系统，分水系数是影响节能效果的重要因素。以上这些参量构成了决策变量。这些参量的范围，横向间距。和纵向间距确定时要考虑管道的布置空余距离和烟道的宽高比尺寸；鳍片管的结构参数则要考虑鳍

片管的加工工艺；分水系数的选择要以低压加热器的安全运行为参考前提。

3.3 本章小结

本章建立了低压省煤器优化设计的数学模型。从热工参量、系统布置方案、管型参数方面考虑，给出了数学模型、设计流程及优化参量。此外，通过数值模拟对广泛应用于低压省煤器的换热元件型鳍片管的传热过程进行了分析，获得了型鳍片管表面传热系数和流动阻力随烟气流速和鳍片节距的变化规律，为鳍片管的优化设计和低压省煤器的优化选型提供参考 结论

各电厂的热力设备不尽相同，又加上其所处的地理位置不同，所采用的煤质也不尽相同。所以对其进行烟气余热回收即降低排烟温度的方法也不可能固定，必须进行方案的论证。本文根据国电双辽发电有限公司的实际情况，参考电站对工程改造效果的要求，采用型鳍片管省煤器来降低锅炉的排烟温度，并对低压省煤器进行了布置和设计的优化，给出了技术改造方案。主要工作内容总结：

一、介绍了低压省煤器的简况，重点讲解了用于低压省煤器经济性计算的等效焓降法。从基本理念出发，运用热平衡关系式进行推导归纳，得到等效焓降的概念，针对回热抽汽式机组得到抽汽等效焓降及抽汽效率的概念。分析了引入外部热源时热力系统经济性的变化，排挤抽汽产生的等效热降的计算以及煤耗热耗的变化 量。

二、通过数值模拟对广泛应用于低压省煤器的换热元件型鳍片管的传热过程进行了分析，获得了型鳍片管翅片侧表面传热系数和流动阻力随烟气流速和鳍片节距的变化规律，为鳍片管的优化设计和低压省煤器的优化选型提供参考。结果表明：随着烟气流速的增大，鳍片侧的换热系数逐渐增大，流动阻力也随之增大；随着鳍片节距的增大，换热系数先升高后又有所降低，流动阻力随节距的增大而降 低。

三、建立了低压省煤器优化设计的数学模型。从热工参量、系统布置方案、管型参数方面考虑，给出了数学模型，设计流程及优化参量。并以国电双辽发电有限公司工程扩建拟安装的凝汽式机组为例，对其安装烟气余热利用装置，即低压省煤器。工程计算的结果表明，加装低压省煤器后，全厂热效率相对提高，煤耗率降低，热耗率降低，节 能效果显著。存在的不足：

利用等效焓降法计算低压省煤器热力系统时，将吸收热量作为外热源引进，认为新蒸汽参数、再热参数、各级抽汽参数以及终参数均为已知且保持不变，即汽轮机膨胀过程线的变化不予考虑。但实际上，汽轮机加装低压省煤器后，汽轮机抽汽量发生了变化，这必然引起抽汽

点压力、温度等参数的变化，抽汽点参数变化了，汽轮机蒸汽膨胀过程线和汽轮机的热平衡也会发生相应的变化。

参考文献

[1] 闰顺林李永华电站锅炉排烟温度升高原因的归类分析中国电力，2000，6,33(6)：20-22．

[2] 孔凡续燃煤火力电厂锅炉节能改造现状研究装备制造技术，2008：90-91． [3] 容銮恩袁镇福刘志敏田子平电站锅炉原理中国电力出版社，1997 [4] 曾小中热电站锅炉排烟温度过高原因分析及对策华北电力技术2004． [5] 张方炜烟气余热利用研究发电设计，2010． [6] 刘媛锅炉尾部烟气余热利用工程技术，2010．

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根

第二篇：《热力环流》教学设计

《热力环流》教学设计

一．

教材分析 1． 教材的地位和作用

本节教学内容选自普通高中课程标准实验教科书（人教版）《地理》（必修1）第二章第一节“冷热不均引起的大气运动”，是“大气运动”这个重要内容的开篇和基础性的内容。

地球上的大气这一单元各部分内容前后之间的关联性很强，热力环流的形成过程是本单元的基础，也是理解大气运动的突破口，后面大气的水平运动、气压带和风带的形成都是热力环流的具体体现，所以热力环流垫定了整个章节的基础。

2． 教学重难点

（1）

地表冷热不均造成热力环流的形成过程。

（2）

热力环流的动态过程引起的等压面的弯曲方向。

（3）

运用热力环流原理分析绘制山谷风、海陆风、城郊环流形成。二．

学生分析

新课程改革中高中地理教材比较强调知识的应用，尽管现在高一学生的地理基础在现有加强初中地理教育的前提下比以前学生有所提高，但部分学生空间想象力较差。而本节的重难点都集中在对热力环流的理解和运用上，课堂上教师运用书上插图、多媒体、板图，并结合课前学生已有必备的相关知识技能基础，如大气压强与高度的关系，物体的热胀冷缩性质，太阳辐射的纬度分布不均等，对相应知识进行讲解。

三．

教学目标 1．知识与技能

掌握热力环流的形成原理,并且能够用事实解释自然界中的热力环流。2．过程与方法 本课遵循由问题→媒体演示获得感性认识→分析推理运动过程→归纳概括运动规律（理性认识）→应用规律解决实际问题的教学主线，在此过程中进一步培养学生用分析、推理、归纳等方法学习地理知识。

3．情感、态度与价值观

（1）激发学生亲自探究地理问题的兴趣和动机，养成求真、求实的科学态度。（2）通过对海陆风、山谷风、城市风等问题的探讨，将所学知识运用于实际，服务于社会。

四．

教学媒体

多媒体教学设备制作Flash动画和幻灯片，弥补学生空间想象力不足的缺陷 五．

教学方法

1、实验教学法：通过实验演示，获得知识，验证结果。

2、图式教学法：学生绘图、析图。

3、探究式教学法：通过创设问题情境，学生自主学习、讨论、探究，并因此获得发展。

4、情境教学法：创设情景，激起学生的求知欲。

5、比较法：通过对海陆风、山谷风的比较，让本节知识实际化。六．

设计思想

高中地理课程注重与实际相结合，要求学生在分析地理事实的基础上，逐步学会运用基本的原理探究地理过程、地理成因以及地理规律等。

地面冷热不均而引起大气的运动可采用多媒体展示和直观图示法进行教学。1．多媒体展示热力环流的形成过程。

2．按照水平方向上冷热不均—→大气垂直运动（空气受热膨胀上升或空气冷却收缩下沉）—→同一水平面上空气密度分布不均—→水平方向上气压差异—→大气水平运动这一线索，边讲边画热力环流基本模式图。

3．归纳总结热力环流过程中气压分布与气流分布之间的关系。

4．实践探索：展示一组海陆间、城郊间、山谷间的图片，启发学生依据热力环流的模式，熟练绘出各种热力环流图，进一步明确冷热不均是引起大气运动的根本原因，大气先有垂直运动后有水平运动。

在教学过程中，教师设计了一些由浅入深的问题，并联系学生身边的一些现象，并借助于现代化多媒体计算机技术，把抽象的大气运动具体、生动、形象地表现出来，便于学生认识发展过程的实现，引导学生积极主动地参与到教学中来，积极主动地获取知识。这样不仅激发学生的学习兴趣，提高学生学习欲望，而且还可以实现培养学生探索知识、发展能力的目标。

七．

课型 新课

八．

课时安排 1课时 九． 教学过程

（一）引入 ：复习．复习大气受热过程

出示图文,提问: 1．白天和夜晚的云层对地面的气温有什么影响？ 2．在寒冬，为什么人造烟雾能起到防御霜冻的作用 春暖花开，大家都喜欢到野外放风筝。为什么人们会选在春天放风筝？ 【设计意图】用简单的生活现象引起学生兴趣，使学生对空气受热上升形成感知。

（二）热力环流的形成过程。1．介绍大气运动的有关内容提问:（1）.大气运动的能量来源于哪里？（2）.引起大气运动的根本原因是什么？ 学生自学课文第29页,思考并回答问题

2、小组合作完成烟雾飘动的实验

实验演示：在教室门口点燃蚊香，让学生观察其烟雾的飘向，并分析原因。小结:以上实验表明，由于中间和四周受热不均而形成的热力环流现象。那么，大气受热不均匀又会出现什么现象呢？大气运动情况到底是怎样的呢？

【设计意图】让学生观察到烟雾的飘动，通过探究实验激发学生的好奇心和探讨问题的兴趣。

3、引导学生分析热力环流的形成过程 问题（1）、气压值的大小与那些因素有关？

（2）、物体受热或受冷后，体积怎样变，密度怎样变？

（3）、大气上升后近地面和高空大气的密度和原来相比有什么变化？如果受冷呢？（4）、密度变化后，原来同一平面的气压会怎样变化？（5）、同一水平面气压变化后对大气的运动有什么影响? 当地面受热均匀时，大气受热均匀空气相对稳定；空气受热不均时大气产生运动。空气受热膨胀上升，空气受冷收缩下沉，形成垂直运动。空气受热上升时，近地面密度变小，形成低气压，高空密度变大，形成高气压；空气遇冷下沉，近地面密度变大，形成高气压，高空密度变小，形成低气压。在水平方向，大气由高压向低压运动。水平运动和垂直运动形成环流圈。

总结过程：

冷热不均→垂直运动→同一水平面气压变化→水平运动

总结：地表冷热差异就会形成环流，冷热不均是大气运动的根本原因。

问题；太阳辐射能在地球上纬度分布不均，高低纬度之间存在温度差异，大气会怎样运动呢

【设计意图】从复习物理学科相关原理开始，引导学生理解热力作用与运动的关系，把环流形成的过程通过问题进行分解，通过多媒体展示，加强学生的理解，再进行过程总结；提出问题为以后讲气压带风带的形成做好铺垫

4．读图分析，加强理解

（1）、学生比较A B 两地气压值的大小（2）、合作探究，学生讨论绘制等压面，展示讲解得出规律（3）、读图总结，得出结论

①、近地面受冷形成高压，受热形成低压，高空与地面的气压状况相反。②、等压面高压向上弯，低压向下弯

③、水平方向大气由高压向低压运动，高空和地面风向相反

小结:无论是高空还是在低空，同一水平面而言，等压面凸起的地方是高压，等压面下凹的地方是低压。而在垂直方向上，高空的高压也比低空的低气压数值小，气压低

【设计意图】让学生在探索中掌握知识，突破难点，通过读图回顾强化理解，形成完整的知识体系，有利于学生掌握学科方法，形成技能。

（三）热力环流的实际应用

热力环流是一种常见的自然现象，地表存在冷热差异，就会形成环流。（1）、海陆风的形成

结合问题学生探讨理解海陆热力环流 问题：

1、白天陆地与海洋的温度有何差异？气压呢？大气如何运动？

2、夜晚海陆间的大气运动状况

3、海陆风形成的根本原因是什么？

4、海陆风对海滨地区的气温有什么调节作用？（2）、拓展提高

城市和郊区之间的热力环流，山谷风的形成（原因，影响）【设计意图】培养学生解决实际问题的能力 十．

课堂小结

太阳辐射→冷热不均（热力）→垂直运动→水平运动（环流）十一． 布置作业

课后实践活动观察锅中水烧开时，如何流动。十二． 板书设计

2．1 冷热不均引起的大气运动 二．热力环流 1．概念

2.形成过程

太阳辐射→

地面冷热不均→ 大气的垂直运动→ 同一水平面气压差异→（能量来源）

（上升和下沉运动）

大气水平运动→热力环流 3.实例

（1）热岛效应

（2）海陆风

（3）山谷风 十三．教学反思

本课采取多媒体、图示分析法将教材的知识情景化、直观化，并以各知识点为线索，通过设计问题将知识逐步联系和展开，培养学生分析问题、解决问题的能力。

热力环流是重点也是难点，学生虽然整体水平比较高，可对于地理这门在初中被忽略的学科，学生基础相对比较薄弱，因此，若想落实学生自主探究的新课标思想，有一定的难度，本人便采用播放录像，给学生有一定的知识储备，便于接下来自主探究的顺利开展，并在课前发了自主学习的相关指导和思路途径，使学生更能有的放矢，避免造成不知所为，无从下手。另外，该年龄段的学生空间想象能力还有待加强，考虑到这点，本人将图片和动画从课本的二维平面转换成三维图，这能帮助学生建立空间概念，更好地理解热力环流。

在学完热力环流的基本原理和过程后，让学生学以致用，运用所学知识，分析海陆风、城市风、山谷风，并作简图，学生知识会掌握得更深刻、牢固。

本节课的教学设计是想充分调动学生的感官进行听、说、读、写，引导他们通过小组探讨交流合作，自主学习，但由于学生平时都比较习惯在老师的引导下被动接受知识，对于这样几乎完全靠自己的课，还不是非常适应，学生口头表达能力也相对比较薄弱。画热力环流简单示意图，有部分学生还是知其然，不知其所以然地依葫芦画瓢。因此，如果让学生更好地自主学习，这还待探讨和深究。

从学生的生活经验和已有的知识出发，创设情景，引导学生开展观察、分析图、思考、讨论等活动，通过学生活动掌握基本的地理知识和技能，地理思想和方法，获得广泛的地理经验。上课初始，采用对比差异产生的原因创设情景引入新课，使学生觉得轻松、自然、又有神秘感，激发学生的学习兴趣，唤起学习的积极性

“让地理走进生活，在生活中学地理”在课堂上有意识的引导学生在生活中学习地理，使学生深切地感受到：地理离他们很近很近。这节课内容知识理论性强，但是实效性也很强，学习这节课内容能够解释很多生活现象。在教学中我力图把所学知识与学生的生活体验相结合，让学生容易掌握。在教学过程中对知识内容的处理力求形象、直观、简单。

第三篇：减速器设计方法优化策略论文解读

减速器设计方法优化策略论文

摘要：减速器是各类机械设备中广泛应用的传动装置。减速器设计的优劣直接影响机械设备的传动性能。本文通过对两种减速器主要优化设计方法的分析，提出了减速器设计中应考虑的约束条件、目标函数和变量等。关键词：减速器优化设计

传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案，虽然也能获得满足给定条件的设计效果，但一般不是最佳的。为了使减速器发挥最佳性能，必须对减速器进行优化设计，减速器的优化设计可以在不同的优化目标下进行。除了一些极为特殊的场合外，通常可以分为从结构形式上追求最小的体积(重量)、从使用性能方面追求最大的承载能力、从经济效益角度考虑追求最低费用等三大类目标。第一类目标与第二类目标体现着减速器设计中的一对矛盾，即体积(重量)与承载能力的矛盾。在一定体积下，减速器的承载能力是有限的；在承载能力一定时，减速器体积(重量)的减小是有限的。由此看来，这两类目标所体现的本质是一样的。只是前一类把一定的承载能力作为设计条件，把体积(重量)作为优化目标；后一类反之，把一定的体积(重量)作为设计条件，把承载能力作为优化目标。第三类目标的实现，将涉及相当多的因素，除减速器设计方案的合理性外，还取决于企业的劳动组织、管理水平、设备构成、人员素质和材料价格等因素。但对于设计人员而言，该目标最终还是归结为第一类或第二类目标，即减小减速器的体积或增大其承载能力。

一、单级圆柱齿轮减速器的优化设计

单级主减速器可由一对圆锥齿轮、一对圆柱齿轮或由蜗轮蜗杆组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。但是其主传动比i0不能太大，一般i0≤7，进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从而减小离地间隙，且使从动齿轮热处理困难。单级主减速器广泛应用于轿车和轻、中型货车的驱动桥中。单级圆柱齿轮减速器以体积最小为优化目标的优化设计问题，是一个具有16个不等式约束的6维优化问题，其数学模型可简记为： minf(x)x=[x1x2xj(x)≤0(j=1，2，3∧，16)

3x

4x

5x

6]T∈R6S.t.g采用优化设计方法后，在满足强度要求的前提下，减速器的尺寸大大地降低，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量。优化设计法与传统设计密切相关，优化设计是以传统设计为基础，沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。优化设计虽然弥补了传统设计的某些不足，但该设计法仍有其局限性，因此可在优化设计中引入可靠性技术、模糊技术，形成可靠性优化设计或模糊可靠性优化设计等现代设计法，使工程设计技术由“硬”向“软”发展。

二、混凝土搅拌运输车减速器的优化设计 1.主要参数

混凝土搅拌运输车搅拌筒(罐)的设计容积为8～10m3，最大安装角度12°，工作转速2～4r/min和10～12r/min(卸料时的反向转速)；减速器设计传动比131∶1，最大输出转矩60kN·m，要求传动效率高、密封性好、噪声低、互换性强。2.2结构设计主要包括前盖组件、被动轮组件、第一级行星轮总成、第二级行星轮总成、机体中部组件和法兰盘组件6大部分。机体间采用螺栓和销钉连接与定位，机体与内齿圈之间采用弹性套销的均载机构。为便于用户在使用时装配与拆卸，减速器主轴线与安装面设计有15°的倾角，法兰盘轴线可以向X、Y和Z方向摆动±6°，并选用专用球面轴承作为支承。轴承装入行星轮中，弹簧挡圈装在轴承外侧且轴向间隙≤0.2mm，减速器最大外形尺寸467mm×460mm×530mm，总质量(不含油)为290kg。2.传动系统设计

该减速器采用3级减速方案：第一级为高速圆柱齿轮传动，其余两级为NGW型行星齿轮传动。其中，第二、三级分别有3个和4个中空式行星轮，行星轮安装在单臂式行星架上，行星架浮动且采用滚动轴承作为支承；第二级行星架与法兰盘之间采用鼓形齿双联齿轮联轴器连接，混凝土搅拌运输车减速器对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度和齿面磨损等要求十分苛刻，因此合理地选择变位系数和进行修形计算十分重要。

三、减速器优化设计的数学模型 1.目标函数

对于C型问题，目标函数是A=min{f(x)}=min{f(x1，x2，…，xn)}式中：A——减速器总中心距，即各级中心距之和；x——各设计变量(包括各级中心距、模数、螺旋角、齿数、齿宽和变位系数等)；n——设计变量的个数。对于P型问题，目标函数是P=max{f(x)}=max{f(x1，x2，…，xn)}。式中：P——减速器的许可承载功率；x——同C型；n——同C型。2.约束条件

约束条件是判断目标函数中设计变量的取值是否可行的一些规定，因此减速器优化设计过程中提出的每一个供选择的设计方案；都应当由满足全部约束条件的优化变量所构成。对于减速器来说，在列出优化设计的约束条件时，应当从各个方面细致周全的予以考虑。例如，设计变量本身的取值规则，齿轮与其它零件之间应有的关系等等。减速器优化设计应考虑以下约束条件：（1）设计变量取值的离散性约束 齿数：每个齿轮的齿数应当是整数；模数：齿轮模数应符合标准模数系列(GB1357-78)；中心距：为避免制造和维护中的各种麻烦，中心距以10mm为单位步长。

（2）设计变量取值的上下界约束

螺旋角：对直齿轮为零，斜齿轮按工程上的使用范围取8°~15°；总变位系数：由于总变位系数将影响齿轮的承载能力，常取为0~0.8。（3）齿轮的强度约束

齿轮强度约束是指齿轮的齿面接触疲劳强度与轮齿的弯曲疲劳强度，这两项计算根据国家标准GB3480-83中的方法进行。强度是否够，根据实际安全系数是否达到或超出预定的安全系数进行检验。（4）齿轮的根切约束

为避免发生根切，规定最小齿数，直齿轮为17，斜齿轮为14~16。（5）零件的干涉约束

要求中心距、齿顶圆和轴径这三者之间满足无干涉的几何关系。对于三级传动的减速器(如图1)，干涉约束相当于两个约束：第二级中心距应大于第一级大齿轮齿顶圆半径与第三级小齿轮顶圆半径之和；第三级中心距应大于第二级大齿轮顶圆半径与第4轴半径之和。而二级齿轮传动类推。

四、结语

机械优化设计是在常规机械设计的基础上发展和延伸的新设计方法，而减速器的优化就是其中之一，是以传统设计为基础、沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。在实际应用中已产生了较好的技术经济效果，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量，使减速器发挥了最佳性能。参考文献：

[1]孙元骁等著.圆柱齿轮减速器优化设计.机械工业出版社，1988.[2]胡新华.单级圆柱齿轮减速器的优化设计[J].组合机床与自动化加工技术，2006.[3]陈立平，张云清，任卫群等.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程.清华大学出版社，2005.[4]梁晓光.优化设计方法在齿轮减速器设计中的应用[J].山西机械，2003.[5]范顺成，马治平，马洛刚.机械设计基础.机械工业出版社，2002.[6]马晓芸.混凝土搅拌车减速器制造专家[J].商用汽车杂志(CommercialVehicleMagazine)，2007，(8)：84-85

第四篇：着眼教材文本解读 优化阅读教学设计

着眼教材文本解读 优化阅读教学设计

摘要 文本解读是阅读教学的第一步，本文由笔者听的一节市级公开课说起，探究了如何从语篇结构、语言知识、文化内涵等多方面做好教材文本的解读，准确地定位阅读教学的重点和方向，优化阅读教学设计。

关键词 初中英语；文本解读；阅读设计

在平时的教学过程中，为了能够达到目标要求，教师课上精讲细讲，课后跟进训练。然而大部分学生的阅读能力并没有如教学目标设定的一样顺利地提高，许多学生面对阅读仍然是望文生畏，兴趣不足，方法不得当。这些问题的出现与教师在阅读材料解读中的定位不当有一定关系，由于对教材缺乏充分而准确的解读，过于重视语法知识的讲解，导致任何一篇体裁和题材的文章都成了语言点和语法点的集合。①因而学生的阅读能力很难得到提高，阅读兴趣的培养更无从谈起。

阅读不仅是一个语言学习的过程，也是极为复杂的生理、心理过程，因此要求阅读者能运用阅读技巧，领会作者通过语言符号表达的意图，使这些符号意义化，从而达到与作者思想沟通的目的。②因此若要学生能更好地理解语篇的含义，体会作者的情感，体味文化的内涵，感受阅读的乐趣，就需要教师能从篇章结构、语言知识、文化内涵等方面做好教材的文本解读。

在目前使用的仁爱教材中，从七年级开始每个话题都设有一个阅读课型，复习课中也常常设有针对话题的扩展性泛读篇目。到了九年级上册，教材中开始出现180-250词的中长篇阅读文章，话题也开始涉及各种社会问题如人口，污染，科学及跨文化交流等学生较为陌生的话题。因此，从语篇结构，篇章理解和话题深度上对学生语言知识，阅读技能及情感体验的能力提出了更高的要求。本文是基于仁爱版九年级上册Unit 3 Topic 2 Section C的一节市级公开课听课观摩中的几点感悟，谈谈在教学中如何做好文本解读，进行有效教学设计的 启示。

一、教材文本的分析和解读

作为课文的文章首先是一个独立的语篇，具有自身的语义功能、语用目的和语境。③当然每篇文章所具有的内涵都是多方面的，在阅读教学中教师应思考作者赋予语篇的价值，挖掘文本的典型特征，从而更有针对性地设计教学任务，引导学生真正地从文体结构性、趣味性、交际性、人文及文化特性中体会英语阅读的乐趣，也让英语阅读教学更多维、更立体、更综合、更有趣。

这篇课文话题是 “Different Cultures，Different Meanings”。文章通过介绍与狗相关的短语在中英文里象征意义的不同，普及文化差异的知识，帮助学生了解中西文化。文章利用生动而典型的例子（如狗、龙、玫瑰花的有关短语）和象征意义上鲜明的反差比较，突出了文章所要传递的文化信息，使文章读起来充满趣味性，因此这篇是很好的跨文化交际教育的语料。把握文章的特征，紧扣文章话题，授课教师对本节课的处理如下：

1.读前活动。利用图片向学生介绍同一种事物（动物或植物）在中西方的文化里的含义并比较他们是否相同，导入新课。

2.读中活动。打乱文章，让学生排序；利用语境，理解重点词句；文章朗读。

3.读后活动。随堂巩固，用短文填词的方式检测学生对新学词汇的掌握（短文为课文缩写）；小组活动，仿照缩写段落，完成一段有关中西文化差异的短文并上台展示。

4.课外拓展。了解更多英语中有关dog，cat的短语或谚语。

5.家庭作业。课后完成两篇相关话题的阅读理解（该材料为老师补充）。

二、对于文本解读的启示

本节课的设计主线明晰，至始至终都围绕着主题“culture differences”展开。在导入部分直入主题，在语言知识上简洁处理，在课外拓展部分也不离中心，通过精心准备的补充材料，让本节课的文化信息更加饱满充实，更进一步突出了本课的主题。通过基于文本解读定位的教学设计充分实现了这篇课文的语用价值，达到了帮助学生了解中西文化的教学目标。在听课学习过程中，笔者从这堂课上得到了以下几点启示：

1.宏观解读，把框架

通读这篇课文不难看出本文是一篇条理清晰，结构明确的说明文。第一段为总述段，有明确的文章中心句；其余三段分别用举例和对比的手法介绍了中西方文化中同一种事物象征意义的不同。在搭建文本框架的环节中，授课老师没有遵循教学惯例让学生听读课文再找中心句，被动接受文章的逻辑，而是打乱的段落排序，让学生主动思考给段落排序。同时，为了增强课文二三段间的逻辑联系，授课老师还用心地为文章加了一句话“Besides phrases about dogs，there are other examples.” 这样文章结构线索更为清晰，让学生在完成阅读任务的同时，不仅迅速把握每段话的大意，理顺了上下文的逻辑关系，还顺利地为文章搭建出结构框架，对文章也有了整体的认知输入。这样的教学设计正基于对文本特点的准确把握，根据教学需求创造性地使用课文，赋予了课文全新的生命，真正做到了“用教材教”。

因此，一篇课文首先应该是一个逻辑相关的词句构成的有机整体。当然一篇文章的整体性不仅表现在表层结构或结构层次中词、句、段等方面的联系，还表现在深层结构或意图层次中所存在的一个语义中心，即作品的中心和主旨。④因此阅读教学设计必须让学生能整体认知、理解、领悟课文，培养学生的语篇意识，让学生能够首先抓住文章的主旨，避免在细节阅读时出现因断章取义而造成的文意的曲解。

2.微观解读，习语言

在逐字细读课文后，可以看出本文并未出现新的语法知识点，也没有复杂的句型结构。文章阅读的语言障碍就是13个新词汇，其中consider，honest，ancient，compare为四会词，其他均为理解性词汇。根据文本语言运用上的特点，授课教师遵循课标要求即培养学生能根据上下文和构词法推断、理解生词的含义，用心设计语境进行词汇教学。如在读前活动中，运用大量生动形象的图片，让学生猜测东西方文化中同一种事物的含义，同时教授单词如magical，emperor，creature，ancient以及词组如a homeless dog，a running dog等；在比较东西文化的不同种象征意义时，反复使用negative和positive两个词，学生也很快领悟了词义；在读中环节，提取出文中两个句子“But in western countries，dogs are considered honest and good friends of humans.”“The ancient emperors compared themselves to dragons.”学生顺利地通过上下文猜测出目标词汇的含义。在随堂巩固环节，授课老师改编缩写了课文文本，以短文填词的形式让学生巩固训练这些重点词汇。这一设计有效而灵活地利用了课本教材资源，也是体现了老师准确而到位的文本 解读。

阅读课不能脱离文章整体理解成文逐字逐句的翻译讲解课，也不能都不讲语言知识，让学生失去了语言知识输入重要途径。每个阅读课文都有作者行文写作的特色，因此每篇文章都有语言知识运用上的突出特点，这可能体现在词汇的运用，时态的复杂，修辞的优美或长难句的解读等方面。所以没有对文本的微观解读，就难有灵活而有重点地教授新知识的出彩的教学设计。

3.细节解读，学文化

在构建了文章框架，解读了文章的语言知识后，再回头重读文章，会发现这篇文章最多的细节就是用大量的例子来对比中西方的文化差异。透过这些细节，我们不难分析出作者写这篇文章的主旨和用意就是引起学生对文化差异的重视，激发学生进一步探究文化差异的兴趣。所以这篇文章更像是一篇抛砖引玉的文章，但是如果老师的教学到此止步，可能很多学生的探究也就到此止步了。授课老师在解读出文本用意后，做了更进一步的教学设计：如在读后活动中，教师结合书本活动3，介绍了peacock，bat，bamboo等事物在中西文化中的含义，让学生通过小组讨论活动，仿照课文缩写段落，完成一段介绍中西方文化差异的短文，并上台展示自己的作品；在课外拓展中，老师以dog和cat两个常见的动物为切入点，向学生介绍了更多有趣的英语短语和词汇，如lead a dogs' life，let the cat out of the bag等；另外老师还补充了两篇相关话题的阅读理解作为家庭作业。这些补充更强化了本课文本要介绍文化的用意，让学生真正能够通过英语学习感受英语文化，体会阅读的乐趣。

语言是文化的重要载体，脱离了文化背景的语言是枯燥乏味，生涩难懂的。因此，文本的解读需要教师能透过细节解读，更敏锐地捕捉文本的文化内涵。在阅读教学中，教师也应结合教材有意识地渗透文化知识，使语言知识和背景文化相结合，在提高学生语言能力的同时扩大其知识面，使他们更进一步了解英语国家的历史、地理、风土人情、文化习俗等知识，激发其学习英语的兴趣，提高综合阅读理解能力。⑤

当然，文本的准确解读还应该根据每篇文章的特点从文体、标题、配图、情感线索等多方面切入。

总之，只要我们教者有心，能够在文本解读中有整体的语篇意识，灵活处理语言知识，重视语篇的文化内涵，从多角度分析把握文本特点，就一定能把阅读课上得更加精彩，让学生有更多的收获。

参考文献：

①⑤王娟娥：《初中英语阅读教材文本解读例谈》，《教育实践与研究》，2013年第12期。

②朱益华、肖仕琼：《外语阅读教学的心理分析》，《教学与管理（理论版）》，2006年第7期。

③鲁子问：《中小学英语动态真是原则理论与实践》，中国电力出版社，2005年。

④陈玉卿：《义务教育课程标准（2011年版）案例式解读初中英语》，教育科学出版社，2012年。

（责任编辑：周大明）

第五篇：优化设计（本站推荐）

合理利用科学趣味小实验

摘要：

小学科学实验较多，教师应优化实验探究活动设计，积极利用与开发多种多样的课程资源。引入趣味小实验，更容易激发学生的探究热情，有助于学生完成知识的建构，合理利用科学趣味小实验，是提升学生的综合素养，提高教学实效的重要策略。

关键词：

优化设计 探究活动 趣味小实验 教学实效

科学教师应立足于学生综合素养的培养，科学合理地重组、整合、拓展教材，优化实验探究活动设计，激发学生的探究兴趣，提升探究能力。

1、游戏式探究活动能激发探究兴趣

由于小学生的年龄特点，他们的学习兴趣以一定的情境性为特征。教师应该从激发学生学习兴趣出发，优化或重新设计一些探究活动，将探究活动游戏化，让学生身心愉悦地在游戏式探究活动中获得科学知识，培养能力，发展科学素养。

例如，三年级下册“磁铁有磁性”一课中，有一个“磁铁能隔着物体吸铁吗”实验，教材中的实验让学生用磁铁隔着纸、布、塑料片 等物体吸铁，从而得到实验结论。笔者在教学时，将这个实验设计成一个过关挑战实验。第一关：将回形针放在书本上，不接触回形针，让回形针自由运动。第二关：将回形针黏在一块小泡沫上，放入一个装水的烧杯中，让回形针漂浮在烧杯中间，要求不接触到水取出回形针。第三关：在回形针上系上一条线，手拿线的一端，要求不接触回形针，让回形针向上竖起来。这一关让学生体会磁铁能隔着空气吸铁，且磁铁的磁力穿透是有一定距离的。

过三关的挑战活动，能大大激发学生兴趣，学生在挑战活动中体会到磁铁不仅能隔着上些固体吸铁，还能隔着一些液体和气体吸铁。在实验后的研讨环节，笔者还让学生隔着两本书、三本书、四本书吸一吸、隔着装水的大盆子吸漂浮在中间的回形针，让学生进一步体会到磁铁不是隔着所有的物体都能吸铁，它的磁力穿透力是有一定限度的。通过这样的优化设计，彻底改变了教材中枯燥单一的实验形式。

2、主题式探究活动能丰富探究内涵

主题式探究活动就是把教材中几个简单实验有机整合或深挖某个简单实验，设计成有一个明确研究主题的综合性探究活动，旨在培养学生的实验自主设计与操作能力、实验数据与现象分析能力、语言表达能力、逻辑思维能力等综合科学素养。

例如，在教科版六年级上册“电磁铁”一课中，教材编排了“制作铁钉电磁铁”和“铁钉电磁铁的南北极”两个简单实验。笔者在教学中，重新整合了教材，以“电磁铁和磁铁有哪些相同点和不同点”为研究主题，让学生开展自主式实验活动。先复习磁铁有哪些性质，然后引出电磁铁并提问：和磁铁相比，我们可以研究电磁铁的什么呢？根据学生的回答概括出本节课的研究主题：电磁铁和磁铁有哪些相同点和不同点。然后学生对照磁铁的性质开展电磁铁性质的探究。学生在长达20分钟的自主探究中，获得了电磁铁的丰富知识。在后面的研讨环节，笔者重点对每个小组电磁铁吸引回形针的数量和电磁铁的南北极情况组织了讨论：为什么每个小组的电磁铁吸引回形针的数量不一样？电磁铁的磁力大小可能和哪些因素有关？为什么有的小组钉尖是南极，有的小组钉尖是北极？电磁铁的南北极可能和哪些有关？由于学生有了的探究经历，研讨活动学生积极参与，说出了一些实验发现与猜测，但笔者并没有给予肯定回答，因为学生提出的这些假设和猜想正好可以作为下节课的研究问题进行深入探究。

在前面较长时间的实验探究过程中，学生边思考边实验，获得了大量的实验经历与发现。通过后面的集中研讨、梳理，去伪存真，学生的思维会发生碰撞，闪光出智慧的火花，这才是真正意义上的科学学习。

科学教材明确了教学目标与方向，为教师开展提供了有效素材，但教材中编排的实验并不一定就是最优化设计，有的甚至还存在着一定的问题。教师只要立足学生综合素养培养目标不动摇，有效利用身边的材料，吃透教材编写意图，科学合理地优化探究活动设计，设计出具有真正探究意义的实验活动，就能让学生在科学学习中不断成长。

除了充分利用小学教材里安排的实验外，科学教师还应根据实际 情况，利用与开发多种多样的课程资源，自行设计、补充一些趣味科学小实验。所谓趣味小实验一般是指适合小学生动手，较为安全、取材容易、成本低廉、趣味性高、操作性强、效果明显，包含一定简单科学原理的小实验。在教学中，教师如果能恰当运用趣味小实验，就能大大提高科学课堂的教学实效。

1、趣味实验更容易激发学生的探究热情

趣味小实验因其本身显著的特点，对小学生具有极强的吸引力，能迅速激发学生的好奇心。因此，将趣味性的小实验穿插于课堂教学之中，可以快速地集中学生的注意力，引发学生浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲望，把学生迅速带到学习科学的环境中。

例如，在学习四年级上册“空气中有什么”一课时，为了调动学生学习的兴趣，让学生对二氧化碳有直观的认识，笔者引入了“可乐喷泉”这个趣味小实验，由教师在教学的导入环节进行演示。将一只装有5L可乐的瓶盖拧开，放在塑料水槽中，而后将32粒曼妥思口香糖放在卷成的纸筒中并迅速倒进可乐瓶中。这时，大量的可乐溶液和二氧化碳气体会从瓶口喷涌而出，形成10厘米左右的喷泉。刚开始，学生只是用疑惑的眼光看着笔者在摆弄各种物品，当他们看到喷涌而出的可乐时，他们跃跃欲试。这时，教师再因势利导进行下面的教学效果就想而知了。

2、趣味实验有助于学生完成知识的建构

建构主义学习理论认为，教学并不是把知识经验从外部装到学生的头脑中，而是要引导学生从原有的经验出发，建构起新的经验。例如，在学习“研究透镜”一课时，学生将学习光的折射知识。课前，学生对光折射的现象多少有些了解，但并不深刻。因此笔者引入“捉迷藏的硬币”这一趣味小实验来帮助学生完成这一知识的建构。先在玻璃杯底下放上一枚一元硬币，然后在玻璃杯中平装满水，再把碟子放在上面。试一试，能否看到硬币。然后，在硬币上滴几滴水将其再次放到玻璃杯底下，试试看能否看得见硬币。学生通过分组实验发现，只能看见滴过水的硬币，而没有滴过水的硬币却神奇般消失了。两种截然不同的现象引发了学生思维的剧烈碰撞，大家热烈地讨论起来却又不能给出合理解释。在这一教学环节中，笔者借用趣味小实验，有意创设冲突或矛盾的事件来引发学生的思维产生碰撞，使他们无法对某些新的发现进行合理解释，从而产生不满意的心理。

这时，笔者故意卖个关子，让他们自己回家查阅资料寻找答案，下次上课时再来交流。带着满肚子的疑惑，学生通过各种方式想要揭开折射的谜底。在第二天的课堂上，各个小难踊跃发言，纷纷说出自己的见解，课堂气氛异常活跃，大家的学习状态都很投入。最后在教师的引导下，学生终于明白折射程序的差异是出现两种不同现象的原因。在学习中，教师可以根据教材内容，恰当设计和引入一些趣味小实验来充当“不一致的事件”，帮助学生自主探究，以建构科学知识，从而让他们在“已有的经验世界里找到新知识的生长点”。

3、趣味实验能帮助学生树立科学生活的态度

《科学课程标准》指出，应通过科学教育，使学生学会用科学的思维解决自身学习、日常生活中遇到的问题。因此，教师应注重将课 堂内的知识与生活实际相结合起来，培养学生的基本科学素养。而许多的趣味小实验本身就来源于生活，通过趣味小实验的演示和操作，学生不仅对课堂上的知识理解得更深刻，还能将课堂上的相关知识迁移运用到实际生活中去，从而达到学以致用、事半功倍的效果。

例如，在学习六年级“生态平衡”一课时，笔者引入了“雨水溶化建筑物”这个趣味小实验。这是一个对比实验。找两只玻璃杯，一杯装水，在外侧贴上“中性”两个字，一杯则在水中放一勺柠檬水并搅拌好，在外侧贴上“酸性”；再取两支粉笔，分别在上面刻上英文字母“S”；最后将两支刻字的粉笔分别放入两杯液体中。过一段时间后，倒出溶液并取出粉笔，学生会发现放入柠檬水中粉笔上，英文字母几乎看不见，而放入清水中的粉笔上的英文字母依然清晰可见。从这个对比实验中，学生可以清楚地感受到酸雨的腐蚀作用，在这个基础上，教师再对其进行环境保护的教育就会水到渠成。他们学会了将课堂上知道的环保知识运用到日常生活中，去爱护我们的地球，逐步树立起科学生活的态度。

实践证明，科学趣味小实验可操作性强，实验效果明显。在小学科学课堂教学中，恰当引入趣味小实验，能充分激发学生对科学的好奇心，并在好奇心的驱动下，自觉进行科学知识的学习，从而爱科学、学科学、用科学。合理利用科学趣味小实验，是提高科学课堂教学实效的重要策略。

参考文献

1、中华人民共和国科学（3-6年级）课程标准（北京师范大学出版社 2003）

2、后藤道夫，让孩子着迷的77*2个经典科学游戏（天津教育出版社 2003）

3、乌尔里克 伯格 77个令人惊讶的实验（湖北少年儿童出版社 20

合理利用科学趣味小实验 姓名：李如香

学校：江滨学校

科目：小学科学

日期：

2017，9，8